СУЧАСНІ, НОВІТНІ І ДАВНІ ТЕКТОНІЧНІ РУХИ, МЕТОДИ ЇХ ВИЗНАЧЕННЯ, КЛАСИФІКАЦІЇ ТА АНАЛІЗУ

Під сучасними рухами розуміють рухи останніх трьох століть, для визначення яких почали використовувати інструментальні та геодезичні методи. Першим їх застосував у XVIII ст. відомий шведський природознавець А.Цельсій, який зацікавився рухами рівня Балтійського моря, зробив засічки на гранітних скелях Шведського узбережжя. У XIX ст. по таких засічках у Швеції і Фінляндії встановили, що північна частина цього узбережжя зазнає підняття, південна – опускання. Сучасні тектонічні рухи пов'язуються з особливостями розвитку структури земної кори на новітньому етапі, починаючи з олігоцену, тобто за останні 40 млн.років. Справа в тому, що до початку олігоцену склались умови для утворення структур і рельєфу, близькі до сучасних. Останнє дало можливість вирішення зворотного завдання – за сучасним рельєфом визначати спрямованість, амплітуду і швидкість новітніх рухів та стало основою геоморфологічних методів їх вивчення.

Про тенденції та швидкості сучасних тектонічних рухів свідчать також численні історико-археологічні дані: затоплені або, навпаки, високо підняті портові споруди, тектонічні деформації шарів з рештками давніх культур.

Існує два методи вивчення сучасних вертикальних рухів: водомірнийі метод повторного нівелювання високої точності.

Метод повторного нівелювання високої точності – найбільш точний, виконується за сталими профілями (вздовж залізниць, автомобільних доріг) або на спеціальних геодинамічних полігонах. Узагальнення даних різночасових нівелювань свідчить про те, що сучасні вертикальні рухи поширені повсюдно. Їхні швидкості змінюються і сягають 10 мм/рік. Знак переміщень здебільшого узгоджується з характером будови того чи іншого району. Найбільш достовірні результати можна отримати при порівнянні ходів нівелювання, які повторно проводяться через 10-20 років. За результатами повторних нівелювань складають карти сучасних рухів, на яких вимальовуються області сучасних підняттів та опускань. Такі карти, зокрема, були підготовлені для Європейської частини СРСР (1958, 1967 рр.) і Східної Європи (1971 р.). На них виділяються субмеридіальна Естоно-Карпатська і Середньоруська зони підняттів, підняття Головного Кавказького хребта (12-15 мм/рік), зона опускання Підмосковного басейну, підняття Донбасу (2-6 мм/рік). Деякі міста плавно піднімаються: Таллін – 2,3 мм/рік; Вільнюс – 3,8; Харків – 3,9; Київ – 0,4; інші опускаються: Вітебськ – 1,4; Петербург – 0,4; Москва знаходиться поблизу нейтральної лінії.

Швидкість сучасних рухів виявляється на один порядок вищою, ніж швидкість, заміряна методом аналізу товщин для рухів більш давнього минулого, і на порядок вищою, ніж встановлена геоморфологічними методами для новітніх рухів. Це пояснюється двома причинами: реальним прискоренням вертикальних рухів в новітню, а особливо в сучасну епоху; вертикальні рухи мають коливний характер.

Важливим показником коливних рухів взагалі є їх градієнт, тобто зміна відносної висоти двох точок, віднесена на відстані між ними і до одиниці часу. Градієнти сучасних коливних рухів змінюються переважно від 2×10^-8 до 5×10^-8 в рік, що відповідає приросту різних висот між точками, розташованими на відстані 100 км на 2-5 мм/рік.

Основними методами вивчення горизонтальних тектонічних рухів до недавнього часу були методи повторної тріангуляції. Зараз їх вивчення проводиться за допомогою лазерних далекомірів.

Швидкість горизонтальних рухів є не меншою за швидкість вертикальних рухів, а інколи переважає її. При цьому горизонтальні рухи мають не коливний характер, а спрямований. Цим пояснюється їх більша амплітуда порівняно з амплітудою вертикальних рухів.

Метод повторних тріангуляцій є основним засобом вивчення сучасних горизонтальних рухів. В його основі лежить розбивка земної поверхні на систему трикутників із зафіксованими вершинами. Неодноразові вимірювання кутів та сторін таких трикутників за допомогою лазерних далекомірів дозволяють виявити характер відносних горизонтальних переміщень вершин трикутників та, відповідно, блоків земної кори. Миттєві горизонтальні переміщення проявляються після великих землетрусів, причому амплітуда одноразових зміщень досягає декількох метрів.

Новітніминазивають тектонічні рухи неогену та антропогену (останні 20-25 млн.років), що зафіксовані в сучасному рельєфі і часто зберігають свої тенденції до наших днів. Особливостями новітніх рухів є: коливний характер, широкий діапазон зміни швидкостей ( 0,05 мм/рік на платформах і 0,3 мм/рік у складчастих областях). Тривалість новітнього періоду визначається часом формування і збереження сучасного рельєфу, що й зумовлює широке застосування геоморфологічних методів у процесі вивчення новітніх рухів. Оскільки новітніми рухами створено основні риси сучасного рельєфу земної поверхні, то головними методами їх вивчення є геоморфологічні методи.

Для вивчення новітніх тектонічних рухів застосовуються наступні методи: орографічний метод, морфометричний метод, метод вивчення річкових долин і терас, метод вивчення морських терас, метод вивчення давніх поверхонь вирівнювання.

Орографічний метод базується на відповідності типу рельєфу типові тектонічних структур. Наявність гір, де відбуваються інтенсивні процеси денудації, є показником висхідних рухів, тоді як заповнені осадами западини свідчать про опускання цієї місцевості під час їх накопичення. Вірогідність прямого вираження в рельєфі структурних форм прямо пропорційна швидкості росту структури та стійкості її ядра щодо денудації і обернено пропорційна інтенсивності денудації. У формах рельєфу часто залишаються сліди змін інтенсивності рухів, їх уповільнення, зупинки або зміни напрямів. Для океанів аналогом цього методу є батиметричний метод. Тут також, незважаючи на маскування осадами, локальні структури "просвічуються" у вигляді додатних чи від'ємних форм рельєфу.

Морфометричний метод застосовується для детального оконтурення піднять і западин та виявлення активних розломів у межах сильно розчленованих денудацій молодих гірських провінцій і денудаційних рівнин платформ. Метод полягає в складанні карт ерозійного врізу. Топографічні карти, що є вихідним матеріалом, обробляються таким чином, щоб зняти вплив денудаційного розчленування. Застосування методу обмежується платформовими областями.

Метод вивчення річкових долин і терас. Тектонічні рухи знаходять відображення у формі поздовжнього і поперечного профілю річкових долин. На ділянках підняття збільшується нахил русла, спрямляються меандри, звужується заплава, відклади представлені грубішими різновидами меншої потужності, звужується долина, тераси стають вузькими, досягають значної висоти над руслом, їх число зменшується. На ділянках опускання, навпаки, нахил русла зменшується, долина і заплава розширюються, з'являються меандри, алювій стає тоншим за складом і потужнішим, тераси – широкими, акумулятивного типу. Тераси є показником зміни базису ерозії. При загальному піднятті гірської країни тераси розходяться вверх за течією. Стійкі опускання є причиною формування широкої заплави, потужного алювію. У випадку формування ізольованого антиклінального підняття ріка його огинає або прорізає з утворенням долин. Перебудова структурного плану часто призводить до утворення річкових перехватів, які також є свідченням тектонічних рухів. Структурно неоднорідні райони мають складні профілі річкових долин.

Метод вивчення морських терас. Тераси – це полого нахилені в бік моря ділянки, які відповідають верхній частині колишньої материкової мілини, що примикала до давнього берегового уступу. Її тильний шов відповідає береговій лінії часу формування тераси і саме по ньому вимірюється його сучасна висота над рівнем моря. Може відбуватися пониження рівня моря і вироблення нової тераси на більш низькому рівні, що є наслідком двох причин: проявленням від'ємних коливань або підняттям суші. На шельфі біля берегів часто зустрічаються затоплені тераси, що свідчить про швидке підняття рівня моря або швидке опускання суші. Для берегів, що зазнали занурення, характерним є порізаний контур з численними затоками, бухтами, півостровами. Береги, що зазнають підняття, мають акумулятивний характер, з'являються лагуни, відбувається підняття коралових рифів.

Про характер тектонічних рухів говорить і форма морського узбережжя загалом. Для узбережжя, що піднімається (відступморя – морська регресія), характерний абразійний тип з різко порізаним контуром, скельними берегами, перезаглибленими гирловими частинами річкових долин, ерозія внутрішнього шельфу, відокремлення лиманів до напівсолоних озер, осушення шельфу, ерозійне розчленування узбережної акумулятивної рівнини. Про опускання узбережжя (морська трансгресія) свідчить акумулятивний тип узбережжя, розширення зони заплавно-болотних відкладів, підтоплення русел річок, розвиток лиманів за рахунок їх пригирлових частин. Наявність коралових рифів, які формуються на глибинах 45-50 м, також свідчить про вертикальні тектонічні рухи.

Метод вивчення давніх поверхонь вирівнювання. Крім терас на схилах і у вершинах ділянок, що піднімаються, виникають поверхні вивітрювання. Це слабохвилясті, субгоризонтальні або слабонахилені нагірні рівнини, утворені там, де всі водні потоки досягли профілю рівноваги, а їх долини практично злилися. Найбільш давні і високі поверхні займають центральні частини гірських хребтів, інші – їхні схили. Зазвичай вони формуються під час тривалих зупинок підняття гірських систем. Їх утворення пов'язане з періодичним пожвавленням тектонічних рухів.

Оскільки поверхня вирівнювання утворюється над рівнем моря, то її поверхня може прийматися горизонтальною. Різниця відміток між двома суміжними поверхнями дозволяє визначити амплітуду і швидкість підняття за час, що відділяє виникнення більш високої і давньої поверхні від більш низької і молодої.

Картографічний метод. Сукупністю всіх даних про проявлення новітніх рухів є карти новітньої тектоніки. На них кольором відмічений розподіл новітніх піднять і занурень. Амплітуда піднять оцінюється за відмітками поверхонь вирівнювання і сучасного рельєфу, амплітуда опускань – за положенням підошви міоценових або олігоценових відкладів у западинах. Недоліком таких карт є те, що на них неможливо показати горизонтальні рухи, а тільки деякі насуви і зсуви.

Новітні коливні рухи на континентах такі ж повсюдні і постійні, як і сучасні тектонічні рухи. Існуючі зараз гірські хребти – є результатом новітніх піднять, а низовини – в новітній час зазнавали опускання. Форма терас і поверхонь денудації вказують на те, що гірські хребти утворюються в результаті склепінноподібного вигину земної поверхні. Високим підняттям в гірських областях протистоять такі ж глибокі депресії між хребтами, заповнені осадами. Разом з хребтами піднімаються тераси і поверхні денудації.

Давні (донеогенові) вертикальні рухи земної кори на континентах залишили свої сліди у фаціях і товщинах порід, тому вони відтворюються геологічними методами. Прямими методами можна визначати тільки прогини, оскільки в них накопичувалися осади. Фації осадів виступають індикаторами батиметричного рівня утворення осадів і зміни цього рівня протягом певного часу. Для морських осадів батиметричний рівень – це глибина морського басейну, в якому проходило осадконакопичення. Континентальні відклади утворюються вище рівня моря.

Отже, товщина осадів вказує на тектонічний процес прогинання і є мірилом цього прогинання. Якщо накопичення осадів відстає від прогинання земної кори, то рівень осадконакопичення не зміниться і геоморфологічних коливань не буде. Якщо накопичення осадів відстає від прогинання, то рівень осідання буде опускатися, але з меншою швидкістю, ніж тектонічне прогинання земної кори. Якщо ж накопичення осадів проходить швидше від тектонічного прогинання, то рівень осідання буде підніматися.

Характер осадів у вивченні історії коливних рухів земної кори використовують не тільки для визначення змін рівня осідання, але й для оконтурювання областей підняття, які піддалися розмиву. Області піднять завжди обмежуються шлейфом уламкових осадів.

Вивчення послідовності відкладання осадів вказує на те, що в геологічній історії Землі довгоперіодичні рухи прогинання, що існували 170-200 млн.років, змінювалися короткотривалими коливаннями другого, третього та інших порядків, під час яких проходило підняття і опускання окремих ділянок земної кори.

Коливні рухи мають певну багатопорядковість в просторі. Вивчення сучасних і молодих рухів вказує на різні розміри ділянок піднять і опускань. Розташовані поряд підняття і прогини з'єднуються між собою по-різному: перехід може бути плавним, флексурним або різким, вираженим розломом. На границях між западинами і підняттями різко змінюються товщини і фації відкладів.

ЛЕКЦІЯ 7